The effects of the toxic exposure of fish to the herbicides clomazone (isoxazolidinone-Gamit®), quinclorac (quinoline-Facet®) and metsulfuron methyl (sulfonylurea-Ally®), used in rice fields were investigated. Experiments were carried out with silver catfish (Rhamdia quelen) to establish an average lethal concentration in 96 hours (LC50 96 h) of exposure to herbicides as well as to determine brain and muscle AChE activity in this specie. In additional experiments, silver catfish were placed into water, for 45 days, taken from the rice cultivation after the application of herbicides. Survival parameters as well as growth and metabolic (glucose, lactate, glycogen and protein) were determined in this species. Piava (Leporinus obtusidens) were exposed (96 and 192 h) to clomazone in the concentration used for rice culture (0.5 mg/L) and recovery tests (192 h) in water free of herbicide were performed. Enzymatic (AChE and CAT), formation of TBARS, protein carbonylation and some metabolic parameters (glycogen, lactate, glucose and protein) were evaluated in different tissues. Results showed that LC50-96 h values for silver catfish were 7.32 mg/L for clomazone, 395 mg/L for quinclorac and no values were obtained for metsulfuron methyl, the fish survived in maximum concentration of 1200 mg/L. Our findings showed that clomazone is a potent inhibitor of AChE activity in silver catfish, showing an inhibition up to 83% in brain and 89% in muscle. However, quinclorac and metsulfuron methyl caused an increase of the brain AChE activity (98 and 179%, respectively) and a decrease in the muscle AChE activity (88 and 56% respectively). After 45 days of quinclorac exposure, silver catfish showed a decrease of 4% in the survival rates. In water with clomazone and quinclorac a reduction in the growth of fish was observed. In the liver tissue of silver catfish exposed to clomazone and quinclorac a glycogen increase and a reduction in the glucose and lactate levels were observed 9 indicating liver gluconeogenesis. In the muscle tissue, there was a decrease in the muscle glycogen, with a lactate increase. There was a decrease in the AChE activity in brain and heart of piava exposed to clomazone (96 and 192 h). AChE activity decreased in muscle after 192 h of exposure. Regarding the recovery of the AChE activity in piava, the inhibition persisted after 192 h in water free of herbicide in brain, muscle and eye. TBARS levels were increased in the brain of piava during the exposure periods, whereas an increase in liver and muscle was observed after 192 h of exposure. TBARS levels did not return to controls values during the recovery period, except for liver. The exposure of piava resulted in an increase in the formation of protein carbonyl in liver, which was not recovered. In liver, the reduction in the CAT activity is related to the increase in liver TBARS, showing that this herbicide causes oxidative damage. Furthermore, in this study the glycogen levels in kidneys of piava exposed to clomazone showed an increase whereas lactate, glucose and protein values to these tissues were decreased. In muscle tissue of piava exposed to clomazone (96 h) was demonstrate a glycogen increased that after recovery returned to the values of control. Muscle tissue of piavas also showed lactate increased, a decreased glucose and protein, however lactate levels not were recovered. These results demonstrate that after exposing piava to clomazone (96 and 192 h) some metabolic and enzymatic changes could not be recovered, even exposing the fish to water free of herbicide (192 h). The results of this study showed that the exposure of fish to herbicides used in rice culture affects the cholinergic system, as well as the metabolic and oxidative parameters causing a condition of oxidative stress. Therefore, the parameters evaluated in piava and silver catfish may be recommended for the monitoring of water contamination by clomazone, quinclorac and metsulfuron methyl. / Neste estudo, investigaram-se os efeitos toxicológicos da exposição de peixes aos herbicidas COLOCAR CLASSE clomazone (isoxazolidinonas- Gamit®), quinclorac (quinolinas- Facet®) e metasulfuron metil (sulfoniluréia- Ally®), utilizados na lavoura de arroz. Primeiramente, foram realizados experimentos com jundiás (Rhamdia quelen) para estabelecer uma concentração média letal em 96 horas (CL50-96h) de exposição aos herbicidas e determinar a atividade da AChE cerebral e muscular nesses peixes. Em experimentos adicionais, jundiás foram expostos por 45 dias em águas retiradas do cultivo do arroz após a aplicação dos herbicidas. Foram determinados parâmetros de sobrevivência, crescimento e metabólicos (glicose, lactato, glicogênio e proteína) nestes peixes. Piavas (Leporinus obtusidens) foram submetidas à exposição (96 e 192 h) do clomazone na concentração utilizada na lavoura de arroz (0,5 mg/L) e, em seguida a testes de recuperação (192 h) em água livre deste herbicida. Foram avaliados parâmetros enzimáticos (AChE e CAT), formação de TBARS, carbonilação de proteínas e alguns metabólicos (glicogênio, lactato, glicose e proteína) em diferentes tecidos. Os resultados demonstraram que os valores de CL50-96h para os jundiás nos herbicidas foram: 7,32 mg/L para o clomazone, 395 mg/L para o quinclorac e para o metasulfuron metil este valor não foi obtido, pois os peixes sobreviveram em concentração máxima de 1200 mg/L deste herbicida. Nossos resultados revelaram que o clomazone é um potente inibidor da atividade da AChE em jundiás, mostrando uma inibição de até 83% em cérebro e de 89% em músculo. No entanto, quinclorac e metasulfuron metil causaram aumento da AChE cerebral (98 e 179%, respectivamente) e diminuição dessa atividade no músculo (88 e 56%, respectivamente). Depois de 45 dias de exposição aos herbicidas, os jundiás expostos ao quinclorac demonstraram diminuição de 4% nos índices de sobrevivência. E, em água com clomazone e com quinclorac ocorreu redução no crescimento dos peixes. No tecido hepático dos jundiás expostos ao clomazone e quinclorac houve aumento de glicogênio, redução nos níveis de lactato. No tecido muscular verificou-se um aumento do lactato. Em piavas expostas ao clomazone (96 e 192 h) houve diminuição na atividade da AChE, em cérebro e em coração dos peixes. A atividade da AChE muscular diminuiu depois de 192 h de exposição. Em relação à recuperação da atividade da AChE em piavas, observou-se que a inibição persistiu após 192 h em água livre de herbicida em cérebro, músculo e olho. Os níveis de TBARS apresentaram-se aumentados em cérebro de piavas nos períodos de exposição, enquanto em fígado e em músculo foi observado o aumento depois de 192 h de exposição. Em relação ao período de recuperação, verificou-se que os níveis de TBARS não retornaram aos valores iniciais, com exceção do fígado. A exposição de piavas resultou num aumento na formação de carbonilação proteíca em fígado, que não foi recuperado. No fígado, a diminuição da atividade da CAT está relacionada com o aumento de TBARS hepático, demonstrando que este herbicida induz dano oxidativo. Além disso, no presente estudo os níveis de glicogênio em fígado e em rins de piavas expostas ao clomazone mostraram um aumento, enquanto os valores de lactato, glicose e de proteína obtido para esses tecidos diminuíram. No tecido muscular de piavas expostas por 96 h ao clomazone foi demonstrado um aumento do glicogênio que após o período de recuperação retornou aos valores do controle. Nesse mesmo tecido, essas piavas apresentaram um aumento de lactato, a diminuição de glicose e de proteína, sendo que o lactato não foi recuperado. Estes resultados indicam que após a exposição de piavas ao clomazone (96 e 192 h) algumas mudanças enzimáticas e metabólicas não podem ser recuperadas, mesmo submetendo os peixes ao tratamento em água livre de herbicida (192 h). Contudo, os resultados obtidos no presente estudo demonstraram que a exposição de peixes a herbicidas utilizados na lavoura de arroz irrigado afeta o sistema colinérgico, os parâmetros metabólicos e oxidativos causando uma condição de estresse oxidativo. Portanto, os parâmetros avaliados em jundiás e piavas podem ser recomendados para o monitoramento de contaminação da água por clomazone, quinclorac e metasulfuron metil.

Quinclorac controls crabgrass (Digitaria spp.) post-emergence in cool- and warm-season turfgrass. A rate response study revealed that two Mississippi smooth crabgrass (Digitaria ischaemum) species (MSU1 and MSU2) are resistant to quinclorac. Following that, field experiments were carried out to evaluate programmatic approaches to control one of these populations. Despite prior study on quinclorac-resistant weeds, to date, quinclorac-resistant smooth crabgrass and its mechanism of resistance have only been reported once in California. The mechanism of resistance of MSU1 and MSU2 relative to susceptible (SMT) was then investigated. The SMT biotype accumulated three times more cyanide than the resistant populations. Glutathione-S-transferase (GST) activity was evaluated as a possible contributor to non-target site resistance. The GST activity was elevated in the MSU1 and MSU2 populations. These findings suggest a non-target site–based mechanism of resistance involving the accumulation of cyanide. Further research is needed to investigate potential target-site mechanisms of resistance.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Environmental contamination caused by frequent use of herbicides in agriculture has increased in last decades. The quinclorac and clomazone herbicides are widely used in agriculture, which can cause contamination to organisms, such as fish. However, it is necessary studies in order to minimize the toxic effects of these compounds on aquatic ecosystems. Micronutrients such as selenium, which is essential in the nutrition of fish, may have antioxidant functions against oxidative damage caused by herbicides. The objective of this study was to verify whether a diet supplemented with diphenyl diselenide [(PhSe)2], has a protective effect against damage induced by herbicides quinclorac and clomazone in fish species Cyprinus carpio (carp) and Rhamdia sp. (silver catfish). In the first experiment, carp were fed a diet without (PhSe)2 or a diet containing 3.0 mg/Kg of (PhSe)2 for 60 days and after were exposed to 1 mg/L of quinclorac for 192 h. Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), protein carbonyl, non-protein thiols (SHNP), ascorbic acid (AA), and the activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and glutathione S-transferase (GST) were determined in liver, gills, brain and muscle of carp. The quinclorac increased TBARS levels in liver and gills, decreased NPSH levels in brain and muscle, AA in muscle, inhibited enzymes SOD in liver and GST in liver and brain. The (PhSe)2 reversed these effects by preventing the increase of TBARS in liver and gills and recovering GST activity in liver and NPSH in brain and muscle. In the second experiment, silver catfish were fed a diet without (PhSe)2 or a diet containing 3.0 mg/Kg of (PhSe)2 for 60 days and after were exposed to 1 mg/L of quinclorac for 192 h. We investigated the effect of (PhSe)2 on plasma metabolic changes, enzymes of intermediary metabolism, pro-oxidants parameters and antioxidant defense in the liver of silver catfish. The weight, length and hepatic somatic index (HSI) were also determined. Animals exposed to quinclorac showed a decrease at HSI, an increase lactate levels in plasma and in the enzymes fructose bifosfatase (FBPase), glucose-6-phosphatase (G6Pase), glycogen phosphorylase (GPase) and aspartate aminotransferase (AST) in liver. Furthermore, were observed increased of TBARS, decreased NPSH and AA levels and inhibition of SOD in liver of silver catfish. The (PhSe)2 was effective in protecting the liver of silver catfish by decreased TBARS, increasing NPSH levels, AA and the activity of SOD. However, the (PhSe)2 was not effective in recovery the effects caused by the increase of hepatic enzyme AST. In the third experiment investigated the ability of (PhSe)2 in reducing oxidative damage in the liver, gills and muscle of carp and silver catfish exposed to clomazone. Silver catfish and carp were fed with a diet without (PhSe)2 or a diet containing 3.0 mg/Kg of (PhSe)2 for 60 days and after were exposed to 1 mg/L of clomazone (192 h). At the end of the exposure period, oxidative parameters and antioxidant defenses were determined. Silver catfish exposed to clomazone showed increased TBARS in liver and muscle and protein carbonyl in liver and gills. In addition, decrease in levels of NPSH in liver and gills, AA in the liver and of enzyme glutathione peroxidase (GPx) in liver was observed. The (PhSe)2 reversed some effects caused by clomazone in silver catfish, preventing the increase in TBARS and protein carbonyl and by increasing NPSH and AA levels. Moreover, clomazone no caused apparent situation of oxidative stress in carp and thus cannot assess the role of (PhSe)2 in this species exposed to that herbicide. However, the (PhSe)2 in both species reduced per se the TBARS levels in liver and muscle, increased NPSH and AA levels and the activity of GPx in liver. Considering that exposure to herbicides is more frequent and that is the cause of several changes in fish, the results of these studies are of great importance, since the (PhSe)2 may represent an alternative to prevent or mitigate toxicity caused by herbicides in different fish species of commercial importance. / A contaminação ambiental causada pelo uso frequente de herbicidas na agricultura tem aumentado nas últimas décadas. O quinclorac e o clomazone são herbicidas amplamente utilizados na agricultura, os quais podem causar contaminação a organismos, como os peixes. Entretanto é necessário estudos no sentido de minimizar os efeitos tóxicos desses compostos em ecossistemas aquáticos. Micronutrientes como o selênio, o qual é essencial na nutrição de peixes, podem ter funções antioxidantes contra danos oxidativos causados por herbicidas. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar se uma dieta suplementada com o disseleneto de difenila [(PhSe)2], possui efeito protetor contra danos induzidos pelos herbicidas quinclorac e clomazone em peixes das espécies Cyprinus carpio (carpas) e Rhamdia sp. (jundiás). No primeiro experimento carpas foram alimentadas com uma dieta sem (PhSe)2 ou uma dieta contendo 3.0 mg/Kg de (PhSe)2 por 60 dias e após foram expostas a 1 mg/L do quinclorac por 192 horas. Substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), carbonilação de proteínas, tióis não proteicos (SHNP), ácido ascórbico (AA), bem como a atividade das enzimas catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa S-transferase (GST) foram determinados em fígado, brânquias, cérebro e músculo de carpas. O quinclorac aumentou os níveis de TBARS em fígado e brânquias, diminuiu os níveis de SHNP em cérebro e músculo e de AA no músculo e inibiu as enzimas SOD em fígado e GST em fígado e cérebro. O (PhSe)2 reverteu esses efeitos prevenindo o aumento do TBARS em fígado e brânquias e recuperando a atividade da GST em fígado e SHNP em cérebro e músculo. No segundo experimento jundiás foram alimentados com uma dieta sem (PhSe)2 ou uma dieta contendo 3.0 mg/Kg de (PhSe)2 por 60 dias e após expostos a 1 mg/L do quinclorac por 192 horas. Investigou-se o efeito do (PhSe)2 sobre as alterações metabólicas no plasma, enzimas do metabolismo intermediário, bem como parâmetros pró-oxidantes e de defesa antioxidante em fígado dos jundiás. O peso, comprimento e índice hepatossomático (IHS) também foram determinados. Animais expostos ao quinclorac apresentaram diminuição no IHS, aumento nos níveis de lactato em plasma e das enzimas frutose bifosfatase (FBPase), glicose 6-fosfatase (G6Pase), glicogênio fosforilase (GPase) e da asparato aminotransferase (AST) em fígado. Além disso, foram observadas aumento do TBARS, diminuição nos níveis de SHNP e AA e inibição da enzima SOD no fígado dos jundiás. O (PhSe)2 foi efetivo em proteger o tecido hepático dos jundiás por diminuir o TBARS, aumentar os níveis de SHNP, AA, e a atividade da SOD. Porém o (PhSe)2 não foi eficaz na recuperação dos efeitos causados pelo aumento da enzima hepática AST. No terceiro experimento investigou-se a capacidade do (PhSe)2 em reduzir o dano oxidativo em fígado, brânquias e músculo de carpas e jundiás expostos ao clomazone. Jundiás e carpas foram alimentados com uma dieta sem (PhSe)2 ou uma dieta contendo 3.0 mg/Kg de (PhSe)2 por 60 dias e após foram expostos a 1 mg/L do clomazone (192 horas). No final do período de exposição, parâmetros oxidativos e defesas antioxidantes foram determinados. Jundiás expostos ao clomazone apresentaram aumento do TBARS em fígado e músculo e da proteína carbonil em fígado e brânquias. Além da diminuição nos níveis de SHNP em fígado e brânquias, AA em fígado e inibição da enzima glutationa peroxidase (GPx) em fígado. O (PhSe)2 reverteu alguns efeitos causados pelo clomazone em jundiás, prevenindo o aumento do TBARS e da proteína carbonil e aumentando os níveis de SHNP e AA. Por outro lado, o clomazone não causou uma aparente situação de estresse oxidativo em carpa e assim não podemos avaliar o papel do (PhSe)2 nesta espécie exposto a esse herbicida. Porém o (PhSe)2 em ambas as espécies diminuiu per se os níveis de TBARS em fígado e músculo, aumentou os níveis de SHNP e AA e atividade da enzima GPx em fígado. Considerando-se que a exposição aos herbicidas é cada vez mais frequente e que é a causa de diversas alterações em peixes, os resultados desses trabalhos são de grande importância, uma vez que o (PhSe)2 pode representar uma alternativa para prevenir ou atenuar a toxicidade causada por herbicidas em diferentes espécies de peixes de importância comercial.

Most managed turfgrass species require frequent inputs to maintain an acceptable level of quality. Among these inputs, nitrogen (N) fertilization is usually the most limiting in terms of growth and development. However, N fertilization is also linked to non-point source (NPS) pollution. White clover (WC) is known for its ability to provide N when mixed into stands of turfgrass, and does not pose a threat for NPS pollution. Two field studies were designed to investigate the effects of WC inclusion in stands of cool-season turfgrasses. In the first field study, three cultivation techniques were examined for establishment of WC into preexisting turfgrass stands at three different seasonal timings. Scalping during the summer was seen as providing the highest WC populations, although scalping treatments also caused the most initial damage to the turfgrass. In the second field study, mixed stands of turfgrass and WC were examined for response to several weeks of traffic simulations, with WC withstanding the traffic events. Additionally, a greenhouse study was implemented to examine the effects of several commercial broadleaf herbicides on two WC varieties. Only 2,4-D was shown to be safe for application to both WC varieties, although Microclover did show tolerance to quinclorac applications.